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larvaire de Sitophilus : une réponse immunitaire taillée pour le symbiote ... p 102

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palmier : quelle synergie ? ... p 107

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genre Erythroneura s’alimentent-elles ? ...p 108

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Olfaction, the sense of smell, is considered as critical for many animals, by guiding the performance of vital behaviours such as recognition of the mating partner or predator, identification of food sources, a habitat or oviposition site. The sensitivity to odorants is not only dependent on its chemical nature but is also influenced by environmental (e.g., photoperiod or temperature) and physiological factors (e.g., age or mating status). Therefore, this sensory system is constantly subjected to adjustments and identifying the factors as well as the mechanisms involved in this plasticity is of a great interest in neurobiology.

In vertebrates, steroids are known to regulate the sexual and social interactions by interfering on the processing of olfactory information and therefore are considered as key factors of plasticity. In insects, especially moths, although different types of olfactory plasticity have been identified, very little is known about the possible involvement of steroids in the modulation of male sexual behaviour. In the noctuid moth, Agrotis ipsilon, newly emerged males are sexually immature and do not respond behaviourally to the female-emitted sex pheromone. Three to five days after emergence, males become sexually mature and are highly attracted to sex pheromone. This age-based behavioural plasticity is correlated to an increase in the sensitivity of neurons within the primary olfactory centre, the antennal lobe (AL).

The aim of our work was to elucidate the possible role of ecdysteroids in the plasticity of the olfactory system focusing on the expression of A. ipsilon sexual behaviour as a function of age. Using a 5’/3’ RACE/PCR strategy, we cloned a full cDNA encoding a protein that presents biochemical features essential to Ecdysone Receptor (AipsEcR) function. RT-PCR and real time qPCR experiments revealed that AipsEcR is expressed in various tissues including the brain and more specifically the ALs, where its expression level increases with age. This age-based plasticity of AipsEcR expression is concomitant with that observed in the sex pheromone responses. Wind tunnel experiments showed that the injection of 20- hydroxyecdysone (20E) increased the behavioural response to sex pheromone in immature males, whereas the administration of an EcR antagonist, curcubitacin, decreased the pheromone responses in mature males. Taken together, these results suggest that AipsEcR might be involved in the central processing of the pheromone signal during sexual maturation in A. ipsilon.

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Il est largement admis que les capacités cognitives des insectes vecteurs de maladies pourraient avoir d’importantes conséquences sur la transmission des parasites. Cependant, en dépit de l’effort de recherche investi dans l’étude des capacités d’apprentissage et de mémoire chez les insectes hématophages, jusqu’à présent, peu de résultats concluants ont pu être obtenus. Qui plus est, à notre connaissance, aucune étude, chez un insecte hématophages, ne s’est encore focalisée sur la modulation des capacités d’apprentissage par des facteurs motivationnels endogènes, tels que l’état physiologique et les horloges circadiennes.

Nous avons adapté à notre modèle d’étude hématophage, la punaise Rhodnius prolixus, une procédure de conditionnement aversif de la réponse d’extension du proboscis (PER chez d’autres insectes) face à des stimuli thermiques : nous avons entraîné des individus à cesser de répondre à un stimulus thermique plus rapidement que par simple habituation. Cette procédure de conditionnement opérant nous a permis de déterminer la durée de persistance de la trace mnésique chez ces insectes, qui dépasse les 72 heures. Par ailleurs, en élevant des individus sous un cycle 12/12 L/D et en réalisant les sessions d’entraînement et de test à différents moments du jour subjectif des insectes, nous avons également pu montrer une modulation temporelle de la capacité de

Rhodnius prolixus à apprendre. Chez cette espèce l’acquisition de l’information, et non la

rétention ou l’utilisation de l’information mémorisée, est modulée par le système circadien. Les performances d’apprentissage s’avèrent maximales en début de nuit, lorsque l’insecte est à la recherche d’un hôte sur lequel s’alimenter.

Ces résultats viennent confirmer l’influence du système circadien sur les capacités d’apprentissage des insectes. De plus, ils révèlent l’importance de l’impact des facteurs endogènes sur les capacités cognitives de ces animaux et plus particulièrement la nécessité d’intégrer la dimension temporelle à l’étude expérimentale de l’apprentissage chez les vecteurs de maladies.

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La température est l’un des principaux facteurs conditionnant la survie des insectes. De hautes températures peuvent avoir des effets délétères sur leur physiologie (atteintes du système reproducteur, du développement…). Cependant, pour éviter ou minimiser le risque de stress thermique, plusieurs espèces d’insectes ont mis en place des stratégies de thermorégulation. Qu’en est-il des insectes hématophages qui se nourrissent sur des hôtes dont le sang peut dépasser 40°C ? Ainsi, l’insecte hématophage, sa flore symbiotique mais également les parasites présents dans l’intestin, pourraient pâtir de cet excès de température. Par exemple, des conséquences physiologiques ont été montrées dès 30°C notamment chez la punaise Rhodnius prolixus, espèce chez laquelle nous avons dernièrement mis en évidence, grâce à des indices morpho-anatomiques, l’existence d’un mécanisme de thermorégulation très élaboré lui permettant de se protéger du stress thermique.

A fin d’évaluer l’étendue de la thermorégulation chez les hématophages, nous avons alors évalué le risque de stress thermique lié à l’alimentation chez Anopheles stephensi, moustique vecteur de Plasmodium, agent responsable du paludisme. Par le biais de méthodes thermographiques, nous avons constaté chez ce diptère une forte hétérothermie corporelle pendant la prise du repas sanguin, mais qui est absente lors d’un repas sucré. L’existence d’un mécanisme de thermorégulation est alors avancée comme étant à l’origine de cette hétérothermie chez ce moustique.

Qui plus est, un phénomène particulier se déroule lors de l’alimentation chez cette espèce : la prédiurèse. Il s‘agit de l’excrétion par l’insecte d’un fluide composé d’urine et de sang frais non digéré, afin de concentrer les nutriments présents dans le sang de l’hôte. Or, lorsque la goutte d’urine est émise et maintenue au bout de l’abdomen, une nette baisse de la température corporelle du moustique a été enregistrée. De plus, en présentant des hôtes de températures différentes à l’insecte, nous avons montré que le phénomène de rétention augmentait avec la température de l’hôte.

Nos résultats révèlent alors l’existence d’un phénomène actif d’evaporative cooling chez

Anopheles stephensi qui permet à l’insecte d’abaisser sa température corporelle pendant

l’alimentation.

La valeur adaptative de la thermorégulation chez les hématophages pour se nourrir sur les hôtes les moins défensifs, tout en préservant leur intégrité physiologique ainsi que celle des microorganismes qui lui sont associés, sera discutée.

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Les animaux ont développé des systèmes de communication avec leur environnement indispensables à leur survie et leur reproduction. Les systèmes chimiosensoriels gustatifs et olfactifs détectent et transmettent au niveau central les informations chimiques de l’environnement (xénobiotique) afin que l’individu distingue les sources alimentaires des substances toxiques et reconnaisse ses proies de ses congénères. Ces systèmes, pour être efficaces, doivent être très sensibles et discriminants, et éviter la saturation des récepteurs.

Dans l’espace péri-récepteur, les enzymes du métabolisme des xénobiotiques (EMX), impliquées normalement dans la détoxication, pourraient également avoir un rôle crucial dans la modification ou l’arrêt du signal sensoriel en catalysant la biotransformation des stimuli sensoriels et en favorisant leur élimination.

Afin de mieux comprendre l’implication des EMX dans les processus chimiosensoriels, nous avons étudié le rôle potentiel d’une classe d’EMX, les cytochromes P450 (CYP), dans le métabolisme et la perception de la caféine chez la drosophile.

Nos travaux ont mis en évidence (i) que l’expression (RT-PCR temps réel) de plusieurs CYP localisés dans les appendices sensoriels des drosophiles adultes est induite par la caféine, désignant ainsi des candidats potentiellement impliqués dans le métabolisme de la caféine (ii) qu’une diminution (RNAi) de l’expression des CYP candidats dans les tissus sensoriels provoque une perturbation de la perception de la caféine (tests de préférence). Ainsi, nous montrons pour la première fois que des CYP semblent impliqués dans la perception chimiosensorielle gustative.

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Les approches de génomique fonctionnelle menées sur Spodoptera nous ont permis de caractériser une nouvelle famille de protéines spécifiques des Lépidoptères, les X-tox (Girard et al. 2008, Dev. Comp. Immunol. 32, p575). Ces protéines, de par leur structure, leur profil d’expression et leur localisation, sont complètement atypiques comparées aux effecteurs de la réponse immunitaire déjà décrits chez les insectes. L’originalité de ces protéines réside dans la répétition en tandem de motifs structuraux (cystein-stabilized alpha beta motifs, CS-!") caractéristiques des toxines de scorpion ou des défensines d’invertébrés. Les recherches effectuées sur l’ensemble des bases de données eucaryotes, montrent que les X-tox sont inféodées aux Lépidoptères (11 orthologues caractérisés dans 5 superfamilles). Les analyses phylogénétiques menées sur les défensines d’insectes et les protéines X-tox suggèrent que ces dernières ont évoluées à partir des défensines de Lépidoptères.

L’analyse du pattern d’expression du gène x-tox de Spodoptera frugiperda (spod-11-tox, 11 motifs CS-!") révèle qu’il est fortement induit lors d’infection et que son expression est majoritairement hémocytaire. Des approches immunohistochimiques et des tests antimicrobiens nous ont permis de montrer que dès 3 heures post infection, 80% des hémocytes circulants produisent la protéine Spod-11-tox. Cette production est indépendante de l’activité phagocytaire des cellules et la protéine n’est pas colocalisée avec les microorganismes phagocytés, ce qui montre que Spod-11-tox n’est pas impliquée dans la destruction des pathogènes intracellulaires. Nous avons également montré que Spod-11-tox, bien que sécrétée dans le plasma de l’insecte, n’est pas clivé en défensines au cours de la réponse immunitaire. L’ensemble de nos résultats montre que les protéines X-tox ne sont pas des réservoirs de défensines et qu’elles ont perdu la fonction antimicrobienne des défensines ancestrales d’insecte (Destoumieux-Garzon et

al. 2009 PLoS One 4 e6795).

La caractérisation du locus portant le gène x-tox dans trois espèces de Lépidoptères (S.

frugiperda, H. armigera et B. mori) fait apparaître que dans les trois cas, les gènes x-tox

sont encadrés par des gènes de défensines. Par ailleurs, les analyses de séquence suggèrent que les gènes x-tox ont été formés par des évènements de duplications successifs de fragments d’ADN codants, les CS-!". Enfin, la comparaison des transcrits caractérisés chez S. frugiperda et B. mori avec leur gènes respectifs, a permis de montrer que plusieurs transcrits sont produits à partir d’un seul gène par le biais d’un mécanisme d’épissage alternatif. Il est intéressant de noter que, par l’intermédiaire de ce mécanisme un seul gène va permettre de produire un répertoire de protéines qui ne diffèrent que par leur partie C-terminale.

En conclusion, les données obtenues jusqu’à présent sur les protéines X-tox indiquent qu’elles dérivent des défensines de Lépidoptères mais qu’elles ont perdu la fonction des défensines ancestrales. Ces données suggèrent que nous sommes en présence d’un phénomène évolutif ayant conduit à une néo fonctionnalisation d’une famille ancestrale de protéines ; néo fonctionnalisation spécifique à un ordre d’insecte, les lépidoptères.

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The poplar leaf beetle Chrysomela tremulae is unique among beetle pests in that it shows resistance to Bt toxins. Recently, 454 driven pyrosequencing of a midgut cDNA library facilitated the identification of genes encoding potential Cry3A targets. Here we extend this work and report the cDNA cloning and characterisation of three genes encoding aminopeptidase N, which are proven receptors for Cry toxins in Lepidoptera. The full-length cDNAs encode putative proteins with predicted sizes ranging from 915- 954 amino acids, named CtAPN1, CtAPN2, and CtAPN3. These proteins show predicted sequence similarity to other insect aminopeptidases and also display other features typical of APNs, such as an amino-terminal signal peptide, several putative N- glycosylation sites and a carboxy-terminal glycosylphosphatidylinositol anchor signal. The APN specific zinc-binding/gluzincin motif HEX2HX18E and gluzincin motif GAMENWG

is conserved in CtAPN1 and only slightly modified in CtAPN2, while CtAPN3 is missing the two active site residues characteristic of metalloproteases. Genomic analysis shows that the six Red flour beetle, T. castaneum, APNs are organized in a single clade closely related to those from Lepidoptera. Whilst within the beetle family Chrysomelidae, CtAPN1 and CtAPN2 are phylogenetically closely related to APNs of the Green Dock beetle Gastrophysa viridula whilst CtAPN3 shows higher similarity to an APN from the Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata. Expression analysis of the three C.

tremulae APN genes show that the CtAPN2 transcript is more abundant in the fat body,

while both CtAPN1 and CtAPN3 are specifically expressed in the midgut, highlighting their potential importance as Bt receptors.

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The effect of exposure of Aedes aegypti larvae for 72 h to sub-lethal concentrations of the herbicide glyphosate and the polycyclic aromatic hydrocarbon benzo[a]pyrene on their subsequent tolerance to the chemical insecticides imidacloprid, permethrin and propoxur, detoxification enzyme activities and transcription of detoxification genes was investigated. Bioassays revealed a significant increase in larval tolerance to imidacloprid and permethrin following exposure to benzo[a]pyrene and glyphosate. Larval tolerance to propoxur increased moderately after exposure to benzo[a]pyrene while a minor increased tolerance was observed after exposure to glyphosate. Cytochrome P450 monooxygenases activities were strongly induced in larvae exposed to benzo[a]pyrene and moderately induced in larvae exposed to imidacloprid and glyphosate. Larval glutathione S-transferases activities were strongly induced after exposure to propoxur and moderately induced after exposure to benzo[a]pyrene and glyphosate. Larval esterase activities were considerably induced after exposure to propoxur but only slightly induced by other xenobiotics. Microarray screening of 290 detoxification genes with the DNA microarray Aedes Detox Chip and solexa whole genome sequencing identified multiple detoxification and red/ox genes induced by xenobiotics and insecticides. Further transcription studies using real-time quantitative RT-PCR confirmed the induction of multiple P450 genes, 1 carboxy/cholinelesterase gene and 2 red/ox genes by insecticides and xenobiotics.

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Les pucerons (Hemiptera, Aphididae) appartiennent à l’un des trois grands ordres d’insectes ravageurs des cultures et causent des dégâts importants en climat tempéré. Jusqu'à présent, la lutte contre les pucerons était essentiellement basée sur des méthodes chimiques utilisant les insecticides. Grâce à l’avancement continu des connaissances en génomique et post-génomique, le développement de nouvelles stratégies pour combattre les pucerons est envisageable. L’inactivation post- transcriptionnelle de gènes avec la technique de l’interférence par l’ARN (RNAi) est considérée comme très prometteuse d’abord pour découvrir la fonction de gènes d’intérêt, mais également comme méthode de lutte contre les pucerons. Des études récentes ont montré la faisabilité d’une telle approche pour inactiver les gènes chez le puceron du pois, Acyrthosiphon pisum, dont le génome a été récemment séquencé et annoté.

Dans l’étude présentée ici, nous comparons l’efficacité de l’inactivation génique par RNAi administré chez le puceron du pois soit par micro-injection, soit par voie alimentaire, en utilisant comme gène cible celui codant la cathepsine-L (gène relativement bien connu en termes de localisation tissulaire chez A. pisum). La zone du gène à cibler a été définie à l'aide de l’outil E-RNAi (http://www.e-rnai.org/), récemment implémenté pour le génome du puceron du pois. Les pucerons ont été traités à partir du stade larvaire L3 et suivis durant une période de cinq jours. L’efficacité de l'inactivation génique a été analysée par RT-PCR quantitative 24, 48, et 120 heures après le début du traitement. Nous avons quantifié séparément la réponse de 5 compartiments corporels du puceron (les bactériocytes, l’intestin, les chaînes embryonnaires, la tête et le reste de la carcasse) dans chaque individu traité.

Notre étude montre que l’efficacité de l’inactivation génique (qui varie de 0 à 80 % comparativement aux contrôles) est dépendante de la méthode d’administration, du temps de traitement, de l’individu et, surtout, du tissu analysé. De plus, si des modifications du comportement des pucerons sont observées quelle que soit la méthode d’administration, l’analyse histologique révèle un effet spécifique sur le tube digestif des pucerons traités par voie alimentaire.

Ce travail souligne la nécessité d'une analyse individuelle cinétique et tissu-spécifique pour caractériser le réel effet phénotypique d’un traitement par RNAi chez les pucerons.

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Chez la plupart des espèces eucaryotes, les chromosomes sont monocentriques, c'est-à-

Dans le document Une stratégie efficace de lutte biologique en combinant lâchers inondatifs et conservation (Page 72-131)